खनिज तेलाचे सापळे किंवा संरचना

उद्‌गम शैलातून बाहेर घालविलेले तेल त्याला वाट मिळत असेल अशा जागेतून एखाद्या सच्छिद्र खडकात शिरते व त्या खडकातील छिद्रांवाटे कमी दाबाच्या व कमी उंचीच्या भागांकडे म्हणजे सामान्यतः वर वर जाऊ लागते. त्या तेलाला अटकाव होईल अशी परिस्थिती म्हणजे खडकांची संरचना असली, तरच तेलाचा प्रवास थांबलिला जाऊन ते साचू शकते.उद्‌गम शैलातून बाहेर पडलेले तेल ज्याच्यात शिरलेले आहे त्या खडकातल्या चिरा दूरवर पसरल्या असतील व त्यांच्या वाटे खनिज तेलाला पृथ्वीच्या पृष्ठाशी येणे शक्य होत असेल, तर ते अखेरीस हवेत निसटून जाते, त्याचा आशय होत नाही. पण त्या खडकाच्या माथ्यावर एखादा अपार्य, छिद्रहीन थर असला, तर मात्र खनिज तेलाचा प्रवास थांबविला जाऊन त्याचा साठा तयार होतो. तो अर्थात अप्रवेश्य थराच्या खालच्या बाजूस तयार होतो. तेलाच्या प्रवाहाला अडवून अटकाव करणारे खडक तैलाशयाच्या माथ्याशी असतात म्हणून त्यांना आच्छादक खडक, टोपण किंवा टोपी खडक असे म्हणतात. मृत्तिकाश्म, शेल अथवा इतर अपार्य खडक प्रामुख्याने आणि क्वचित घट्ट चुनखडक, डोलोमाइट व जिप्सम हे टोपी खडक असतात.

ज्यांच्यामुळे खडकातून वाहत जाणाऱ्या तेलाला अडथला निर्माण होऊन त्याचा साठा तयार होतो, अशा अनेक संरचना खडकांत आढळतात.त्यांना सापळे, संरचनात्मक सापळे किंवा केवळ संरचना असे म्हणतात. सापळा ज्या प्रकाराने निर्माण झाला असेल त्यानुसार (१) संरचनात्मक, (२) स्तरीय किंवा (३) संमिश्र सापळा असे त्यांचे वर्गीकरण करतात.

संरचनात्मक सापळे

यांची निर्मिती मुख्यतः खडकांना पडणाऱ्या घड्यांमुळे किंवा विभंगांमुळे (भेगांमुळे) होते. घड्या पडलेल्या किंवा भंगलेल्या खडकातील संरचना कवचाच्या हालचालींमुळे निर्माण होत असल्यामुळे त्या स्तरित अवसादाच्या बऱ्याच मोठ्या भागात दिसून येतात. यामुळे ह्या प्रकारच्या सापळ्याचा शोध करणे सोपे असते व अशा सापळ्याचा शोध मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. संरचना तयार होण्यास कारणीभूत झालेल्या विशिष्ट प्रकारच्या हालचालींनुसार या सापळ्यांमध्ये पुढीलप्रमाणे भेद केले जातात : (१) खडकात घड्या पडण्यामुळे (आ.१-अ), (२) सरळ व उलट्या विभंगामुळे (आ.१-आ), (३) खडक भंग पावण्यामुळे, (४) अग्निज खडकांच्या अंतर्वेशनामुळे (घुसण्यामुळे) (आ.१-इ) आणि (५) वरील सर्व प्रकारच्या नैसर्गिक क्रियांच्या संमिश्र परिणामांमुळे संरचनात्मक सापळे तयार होतात.

अशा संरचनांपैकी सर्वांत महत्त्वाची संरचना म्हणजे थरांस घडी पडून निर्माण झालेली उद्वलीसारखा (कमानीसारखा) किंवा घुमटासारखा आकर असलेली विमुखनतीची (खडकातील घडीच्या एका प्रकाराची) संरचना होय. खनिज तेलाचा शोध सुरू झाल्यावर पहिल्या काही वर्षांत जे तेलाचे साठे सापडले ते अशी म्हणजे उद्वलीसारखी किंवा घुमटासारखी संरचना असणाऱ्या थरांत सापडले आणि पृथ्वीवर मोठी अशी जी तेलक्षेत्रे आहेत त्यांच्या खडकांची संरचना याच प्रकारची असलेली आढळते. अशी संरचना असलेल्या एका तेलक्षेत्राचा उभा छेद आ. १ (अ) मध्ये दाखविला आहे. त्यातील वाळूचा थर मातीच्या थराने झाकला गेलेला आहे.मातीचा थर अपार्य आहे. त्या थराने अटकाव झाल्यामुळे वाळूच्या थरात पाणी, तेल (आकृतीत गर्द काळ्या भागाने दाखविलेले) व वायू ही गोळा झाली आहेत. जो जो खनिज तेलाचे अधिकाधिक साठे सापडत गेले तो तो उद्वली किंवा घुमट याशिवाय अनेक संरचनांमुळे तेलाचे साठे निर्माण होऊ शकतात असे दिसून आले.

स्तरित सापळे

एखाद्या ठिकाणी पार्य असणारा खडक थोड्याच अंतरावर अपार्य होत जातो  व त्यामुळे त्यातील छिद्रांत साठलेल्या तेलाच्या स्थलांतराचा मार्ग रोखला जाऊन तेलाचा साठा निर्माण होतो. कित्येक वेळा पार्य खडक विसंगतीच्या पातळीशी (दोन निरनिराळ्या काळांत तयार झालेल्या आणि निरनिराळ्या दिशांना भिन्न कोन करून तयार झालेल्या खडकांच्या संरचनेच्या पातळीशी) एकाएकी संपतो व त्यामुळे तेलसाठा तयार होतो. सामान्यत: स्तरित सापळ्यांचा संरचनात्मक सापळ्यांशी थोडाफार तरी संबंध असतो. त्यामुळे संरचनात्मक व स्तरित या दोन प्रकारच्या सापळ्यांच्या मर्यादा स्पष्टपणे आखणे कठीण असते. स्तरित सापळ्यांचे प्राथमिक व दुय्यम स्तरित सापळे असे दोन गट करता येतात. प्राथमिक स्तरित सापळे (१) दलिक (आधीच्या खडकांच्या तुकड्यांपासून बनलेला) खडक व अग्निज खडक ह्यांच्या लहान तुकड्यांमुळे तयार झालेले व (२) रासायनिक अवसादनामुळे तयार झालेले असे दोन प्रकारचे असतात.दुय्यम स्तरित सापळे अवसादनानंतर अवसादात बदल होऊन तयार होतात. अशा सापळ्यांचा विसंगती पातळीशी संबंध असतो. त्यामुळे त्यांना विसंगती पातळीचे सापळे असे म्हणतात.

 

संरचनात्मक सापळ्यांपेक्षा स्तरित सापळ्यांमुळे तेलाच्या संशोधनात खूपच गुंतागुंतीचे प्रश्न निर्माण होतात. संरचनात्मक सापळे एकापेक्षा अधिक स्तरण बदल घडून निर्माण होतात आणि त्यामुळे एकापेक्षा अधिक थरांत तेलसाठे मिळण्याची शक्यता असते. या उलट स्तरित सापळ्यांच्या एखाद्याच थरात तेलसाठा मिळणे शक्य असते. काही वेळा खडकांची मांडणी व त्यांचे भौतिक गुणधर्म यांच्या विशिष्ट परिस्थितीमुळे तिसऱ्या प्रकारचे म्हणजे संमिश्र सापळे तयार होतात.संमिश्र सापळे निर्माण होण्यासाठी संरचनात्मक व स्तरीय अशा दोन्ही प्रकारचे अटकाव असणे आवश्यक असते. सैंधवी घुमटांचे सापळे या प्रकारात येतात. भूपृष्ठाखालच्या लवणांचे थर त्यावरील अवसादात घुसून वर येतात व त्यामुळे सापळा तयार होऊन सैंधवी घुमटातील सच्छिद्र खडकांत तेलाचे साठे तयार होणे शक्य होते.

जगातील खनिज तेलाचे बहुतेक साठे संरचनात्मक सापळ्यांत मिळाले आहेत. आसाम व गुजरात राज्यांतील तेलक्षेत्रांतील सापळे संमिश्र आणि संरचनात्मक प्रकारात मोडतात.

तैलाशयात आढळणारे द्रायू

भूकवचातील तेलाच्या नैसर्गिक साठ्यात तेलाबरोबर वायू आणि पाणी साठविलेली असतात. भूपृष्ठाखालील दाब आणि तापमान यांच्यात होणाऱ्या बदलांमुळे खडकांचे आकारमान बदलते व त्यामुळे त्यांत असलेल्या द्रायूंचे आकारमानही बदलते. अर्थातच भूपृष्ठावर मिळणाऱ्या तेलाचे प्रमाण भूपृष्ठाखाली त्यावर असणाऱ्या दाब व तापमान यांवर अवलंबून असते. भूपृष्ठाखाली असणाऱ्या तेल, वायू, पाणी इत्यादींचे वाटप त्या त्या घटकाचे विशिष्ट गुरुत्व, सापेक्ष प्रमाण, केशाकर्षण, स्थलांतरासाठी आवश्यक असणारा दाब या गुणधर्मांवर व तैलाशयाच्या खडकांची सच्छिद्रता, पार्यता, त्यांची संरचना वगैरे अनेक गोष्टींवर अवलंबून असते. नैसर्गिक वायू हलका असल्यामुळे तो तैलाशयाच्या वरच्या बाजूस असलेल्या खडकातील छिद्रांत साठतो, त्याखालील जागा तेलाने व्यापलेली असते आणि सर्वांत खालच्या भागात पाणी असते.सामान्यत: वायु-तेल व तेलक्षेत्रीय जल यांच्यातील पातळी स्पष्ट असते, मात्र सूक्ष्म पाहणी केल्यास ती संक्रमणात्मक असल्याचे आढळते. तैलाशयात आढळणाऱ्या द्रायूंपैकी खनिज तेलाच्या गुणधर्मांचे यापूर्वीच वर्णन केले आहे.

वायू

जमिनीखाली खनिज तेल  व वायू जास्त तापमान व दाब यांच्यामध्ये असल्यामुळे खनिज तेलात वायू थोड्याफार प्रमाणात विरघळलेला असतो. तेलात संतृप्त होऊन शिल्लक राहिलेला वायू तेलाच्या वरच्या पृष्ठभागावर स्वतंत्रपणे आवरणाच्या स्वरूपात साठून राहतो. तेलात विरघळलेल्या वायूचे प्रमाण तेलावर असणाऱ्या दाब व तापमान यांवर अवलंबून असते.

पाणी

तैलाशयात मिळणाऱ्या पाण्यास तेलक्षेत्रीय जल म्हटले जाते. या पाण्याच्या उगमाच्या प्रकारानुसार त्याचे पुढीलप्रमाणे वर्गीकरण करतात. (१) वातावरणीय जल: पावसाचे पाणी सच्छिद्र व पार्य खडकांतून भूपृष्ठाखाली झिरपते व तेथे साठते, जमिनीत झिरपत असताना ह्या पाण्यात कार्बन डाय-ऑक्साइड व ऑक्सिजन विरघळतात. (२) सहजात जल: समुद्राच्या तळावर अवसाद तयार होत असताना तेथील खारे पाणी गाळातील कणाकणांतून साठते व गाळाचे खडकात रूपांतर होत असताना पाणी त्यात अडकून राहते. ह्या प्रकारच्या पाण्यात मुख्यत: सोडियम, कॅल्शियम, मॅग्नेशियम वगैरेंची क्लोराइडे विरघळलेली असतात. तेल विहिरीच्या प्रदेशातील खारे पाणी याच प्रकारचे असते. वर उल्लेखिलेल्या दोन प्रकारच्या पाण्यांखेरीज आणखीही एका प्रकारचे पाणी भूकवचात आढळते. ते म्हणजे मिश्रजल. या पाण्यात सल्फेट, कार्बोनेट व बायकार्बोनेट आणि क्लोराइड ही विरघळलेली असतात.

भूपृष्ठाखाली मिळणाऱ्या पाण्याचे वर्गीकरण पुढीलप्रमाणेही करता येते. (१) मुक्तजल : हे तेलसाठ्याच्या खडकातील संबद्ध छिद्रांतून जास्त दाबाकडून कमी दाबाकडे वाहते व तेलाच्या स्थलांतरासाठी मार्ग मोकळा करते. (२) आंतरालीय जल : खडकांच्या निर्मितीपासूनच त्यातील कणांस लागून म्हणजेच कणांतरीय छिद्रांभोवती नेहमी थोड्याफार प्रमाणात पाण्याचे अस्तित्व असते व हे पाणी त्या कणांपासून केशाकर्षण किंवा तेल आणि वायूमुळे सुद्धा दूर सारले जात नाही. ह्या पाण्याने खडकातील छिद्रांपैकी १० ते ३० टक्के जागा व्यापली जाते व क्वचित हे प्रमाण ५० टक्क्यांपर्यंत असू शकते.

तेलसाठ्यांच्या खुणा

भूकवचात असणाऱ्या तेल किंवा वायूच्या बाह्य खुणा भूपृष्ठावर दृश्यमान होतात. अशा खुणांत तेल किंवा तेलमिश्रित पाण्याचे झरे किंवा नैसर्गिक वायूचे प्रवाह व खडकांच्या भेगांतून जमलेले अस्फाल्टाचे थर यांचा समावेश होतो. तेलसाठ्याच्या खुणांचे दोन प्रकार करता येतात : (१) भूपृष्ठावरील तेलाचे झरे आणि (२) भूकवचातील तेल व वायूचे साठे. भूपृष्ठावर आढळणारे तेलाचे झरे त्याखाली भूकवचात असलेल्या मोठ्या तेलक्षेत्रांचे निदर्शक असतात व त्यांचा उपयोग तेल शोधण्यासाठी फार मोठ्या प्रमाणावर होतो.

भूपृष्ठावर आढळणाऱ्या खुणांचे आणखीही दोन प्रकार करता येतात. (१) क्रियाशील निर्देशक : ज्यावेळी खनिज तेल किंवा वायू सतत भूपृष्ठावर येत असतो, त्यावेळी तो भूकवचात असणाऱ्या छोट्या-मोठ्या तेलसाठ्याचा निर्देशक असतो. त्या तेलाच्या किंवा वायूच्या प्रवाहाला भूकवचातून सतत तेल किंवा वायूचा पुरवठा होत असतो व म्हणून अशा खुणेला क्रियाशील निर्देशक म्हणतात. (२) मृत निर्देशक: भूपृष्ठावरील खडकांच्या भेगांतून अस्फाल्टाचे किंवा बिट्युमेनाचे थर जमलेले दिसतात व ते पूर्वी अस्तित्वात असलेल्या तेलसाठ्याचे निदर्शक असतात. भूपृष्ठाखाली पूर्वी असलेले तेल किंवा वायू निघून गेल्यामुळे हे थर जमतात.

भूपृष्ठावर आढळणाऱ्या तेलाचे किंवा वायूचे प्रकार

भूपृष्ठावर आढळणाऱ्या तेलाचे किंवा वायूचे खाली दिल्याप्रमाणे तीन प्रकार करता येतात : (१) द्रवरूप तेलाचे झरे, (२) चिखली ज्वालामुखी व (३) घनरूप खनिज तेल.

तेलाचे झरे

भूपृष्ठाला गेलेल्या भेगा, खडकांच्या स्तरातील संधिरेषा व विसंगती इत्यादींमुळे खनिज तेल भूकवचातून पृष्ठभागापर्यंत येऊन पोहोचू शकते. तेल किंवा तेलमिश्रित पाण्याचे झरे किंवा द्रवरूप अस्फाल्टाचे झरे हे मुख्यत: भूकवचातील मोठ्या तेलसाठ्यातून निघून पृष्ठभागी येणाऱ्या खनिज तेलाच्या पाझरामुळे निर्माण होतात.जगाच्या वेगवेगळ्या भागांतील अशा तऱ्हेच्या झऱ्यांचे अस्तित्व माहीत आहे. कॅलिफोर्निया, त्रिनिदाद, बाकू इ. तेलसंपन्न प्रदेशांत अशा प्रकारच्या झऱ्यांनी शेकडो हेक्टर जमीन व्यापली आहे. वाळवंटातून मात्र तेलाच्या झऱ्यांपेक्षा वायूचे प्रवाह जास्त आढळतात.

चिखली ज्वालामुखी

भूपृष्ठाखाली असणारा नैसर्गिक वायू जास्त दाबाखाली असल्यास तो बाहेर येण्याचा प्रयत्न करतो व वर येताना स्वत:बरोबर पाणी, खडकांचे तुकडे, चिखल व कित्येक वेळा तेलसुद्धा वर आणतो. अशा तऱ्हेच्या वायुमिश्रित गाळातून सतत किंवा थोड्या थोड्या वेळाच्या अंतराने वायूचे लोट बाहेर पडतात, हेच चिखलाचे ज्वालामुखी होत. मऊ अवसादांच्या प्रदेशात असे चिखली ज्वालामुखी बरेच आढळतात व ते एकेकटे किंवा गटागटाने शेकडो चौ. किमी.चा प्रदेश व्यापतात.रशियातील बाकू, कॅस्पियन समुद्राजवळील किंशिदाग, त्रिनिदाद, ब्रह्मदेशातील आराकान किनारा, अंदमान बेटे इ. ठिकाणी चिखलाचे ज्वालामुखी आहेत. त्यांच्यावरून भूपृष्ठाखालच्या वायूचे अस्तित्व समजते.

घनरूप खनिज तेल

(बिट्युमेन अस्फाल्ट). अवसादांच्या थरात बऱ्याच वेळा अस्फाल्ट, बिट्युमेन इत्यादींच्या स्वरूपात खनिज तेल मिळते. खडकांतून अशा तऱ्हेने मिळणारे बिट्युमेन एकतर त्या खडकांत पूर्वी द्रवरूपात असून खडक एकसंध होत असताना किंवा कालांतराने घट्ट झालेले असते. या दुसऱ्या प्रकारच्या बिट्युमेन किंवा जड तेलाच्या साठ्यास अवशेषी तेलक्षेत्र म्हणतात. अशा प्रकारचे तेलसाठे अ‍ॅल्बर्टातील क्रिटेशस (सु.१४ ते ९ कोटी वर्षांपूर्वीच्या) काळातील तैलवालू, टेक्ससमधील चुनखडक इत्यादींतून आहेत. अशा साठ्यांतून  हायड्रोकार्बनांपैकी अस्फाल्ट, ग्रॅहमाइट, गिल्सोनाइट इ. पदार्थ घन किंवा द्रव अवस्थेत मिळतात. केरोसीन शेल हाही घनरूप खनिज तेलाचा प्रकार असून बऱ्याच ठिकाणी वेगवेगळ्या काळाच्या खडक-गटांत केरोसीन शेल मिळतात. त्यांत मुख्यत: ६९–८०% कार्बन, ७–११% हायड्रोजन, १·२५–१·५% नायट्रोजन,  १–८% गंधक आणि ९–१७% ऑक्सिजन असतो.

लेखक : र.पां.आगस्ते ; दि.रा.गाडेकर ; चं.स.टोणगावकर ;अ.ना.ठाकूर ; र.वि.जोशी, ;ह.कृ.जोशी

स्रोत : मराठी विश्वकोश